SPI协议

• SPI 信号包括标准串行时钟（SCLK）、主入从出（MISO）、主出从入（MOSI）和从设备选择（SS）。

• SPI 通常是全双工通信：主设备和从设备可以在同一时钟下同时发送和接收数据。多个从设备时，SCLK、MOSI、MISO 可以共用，但每个从设备通常需要一根独立的 SS/CS。

• SS/CS引脚用于将 SPI 模块产生的选择信号输出至另一外围设备；当 SPI 模块配置为主设备时，该引脚用于输出该选择信号；而当 SPI 模块配置为从设备时，该引脚则用作输入端以接收从设备选择信号。

关于片选使能

• MODFEN — 模式故障使能位：该位用于检测 MODF 故障。若 SPI 处于主模式且 MODFEN 位被清零，则 SSOE 端口引脚不被 SPI 使用；在从模式下，无论 MODFEN 位的值为何，SS 端口引脚均仅作为输入端使用。

• 完全不使用硬件的SPI不需要进行片选，或者通过软件片选（00/01）。

• MODFEN控制位，当MODFEN为1有效的时候，SSOE 作为输入，用于检测模式故障，也就是检测总线冲突。也就是MODFEN为1时SSOE被配置为输入，并且外部把 SS 拉低，硬件会认为有另一个主机在选自己，发生多主冲突，于是触发 MODF 模式故障，可能自动清除主模式位，让本机降为从机（10）。

• 如果是单主机多个从机的场景，虽然不会被降级成从机，但是仍然需要片选，所以MODFEN仍需设置成1，且SSOE也要设置成1，这样能保证可以通过0来拉低从机SS/CS引脚选中从机（11）。
  

• SS/SC一般而言在选择从机是会将对应从机SS/CS引脚拉低，跟上面说的SSOE不是一个东西，SSOE更像是使能控制，只有MODFEN和SSOE使能的时候，才能片选。

• CPOL用于选择反相或非反相的 SPI 时钟信号。在 SPI 模块之间传输数据时，各 SPI 模块必须具有相同的 CPOL 值，在主模式下，该位的改变将中止当前正在进行的传输，并使 SPI 系统进入空闲状态。
  0 = 代表正相，在空闲状态下， SCK 为低电平，高电平时保持；
  1 = 代表反相，在空闲状态下， SCK 为高电平，低电平时保持；

关于时钟极性采样

• CPHA选择 SPI 时钟格式，决定采样边沿，也是有两种选择，决定是在奇数边沿采样还是在偶数沿采样，
  1 = 数据采样发生在 SCK 时钟的偶边沿（2、4、6……、16）；
  0 = 数据采样发生在 SCK 时钟的奇边沿（1、3、5……、15）。
  0代表第一个边沿采样（奇数沿），1代表第二个边沿采样（偶数沿）。至于是上升沿还是下降沿采样这个不固定，不仅与CPHA有关，还与CPLO有关，决定了SPI的工作模式，分别是：
  

• LSB-First Enable（LSBFE）不影响数据寄存器中 MSB 和 LSB 的位置，对数据寄存器进行读取或写入操作时， MSB 始终位于第 7 位。在主模式下，该位的变更将中止当前正在进行的传输，并使 SPI 系统进入空闲状态。
  1 = 数据按最低有效位优先方式传输；
  0 = 数据按最高有效位优先方式传输。

关于工作原理（主机模式）

• SPI系统的核心组件是SPI数据寄存器。主设备中的8位数据寄存器与从设备中的8位数据寄存器通过 MOSI 和MISO引脚相连，构成一个分布式16位寄存器（在 8 个时钟周期里，两个 8 位寄存器一起移位，相当于一个 16 位寄存器在循环移位。）。当执行数据传输操作时，该16位寄存器会由主设备发出的S-clock时钟进行8位串行移位操作，从而实现主设备与从设备之间的数据交换。你往主设备数据寄存器里写什么，就会发给从设备；你从主设备数据寄存器里读什么，就是从设备发给你的。

• 当 MSTR 位被置位时，SPI 单元以主模式运行。仅主 SPI 模块可发起数据传输。传输操作始于向主 SPI 数据寄存器写入数据；若移位寄存器已清空，则该字节将立即被移入移位寄存器。该字节将在串行时钟的控制下通过 MOSI 引脚进行移位输出。

• S-clock，SPI波特率寄存器中的SPR2、SPR1和SPR0波特率选择位，与SPPR2、SPPR1和SPPR0波特率预选位协同作用，用于控制波特率发生器并确定数据传输速率。 SCK 引脚为SPI时钟输出端；主设备通过该 SCK 引脚控制从设备外围器件的移位寄存器。

• 在主模式下，串行数据输出引脚（MOSI）与串行数据输入引脚（MISO）的功能由 SPC0 及BIDIROE决定。

从机模式（从跟主）

• 在从机模式下， SCK 表示来自主设备的 SPI 时钟输入信号。
• 在从机模式下，串行数据输出引脚（MISO）与串行数据输入引脚（MOSI）的功能由 SPI 控制寄存器 2 中的 SPC0 位和BIDIROE决定。
• 在数据传输发生之前，从设备的SPI接口上的SS引脚必须保持低电平；SS引脚必须持续保持低电平直至数据传输完成。若SS引脚变为高电平，则SPI接口将被强制进入空闲状态。
• SS引脚还用于控制串行数据输出引脚：当SS引脚为高电平（即从设备未被选中）时，串行数据输出引脚处于高阻抗状态；当SS引脚为低电平时，SPI数据寄存器中的第一个数据位将被驱动输出至串行数据输出引脚。（SS控制串行数据传输）
• 此外，若从设备未被选中（SS引脚为高电平），则 SCK 输入信号将被忽略，且SPI移位寄存器不会进行内部数据移位操作。尽管SPI接口支持双工操作，但某些SPI外设仅能在从设备模式下接收SPI数据。（SS控制SCLK的有效性）
• 可以观察到，从机的一切行为都取决于是否被选中，也就是SS是否为0.